1.1. Энергосбережение на главной вентиляторной установке (далее ГВУ) обеспечивается регулированием депрессии и расхода воздуха направляющими аппаратами и/или изменением частоты вращения привода. Более высокая экономия энергии достигается при регулируемом электроприводе. Но в каждом конкретном случае приходится сопоставлять два способа регулирования и определять более экономичный с учетом характеристики вентиляционной сети шахты, которую необходимо спрогнозировать на перспективу порядка 5…7 лет. Выполненные УкрНИИпроектом в разное время расчеты показали, что при складывающихся текущих соотношениях стоимости регулируемого электропривода и электроэнергии уже при 17% диапазоне регулирования частоты вращения синхронного электродвигателя, инвестиции в регулируемый электропривод могут быть возвращены в течение 3-х лет. Для асинхронных электродвигателей с фазным ротором переход на регулируемый электропривод является более привлекательным, так как требует меньших инвестиций.
1.2. Для регулирования частоты вращения синхронных электродвигателей предусматриваются электроприводы с преобразователем частоты, которые могут иметь высоковольтное звено или низковольтное с двумя согласующими трансформаторами. С целью снижения инвестиций рекомендуется установка одного преобразователя частоты, который подключается к любому из двух вентиляторных агрегатов. При этом сохраняется возможность запуска и работы каждого вентиляторного агрегата непосредственно от сети на период обслуживания и ремонта преобразователя частоты.
1.3. Для регулирования частоты вращения вентиляторов с асинхронными электродвигателями, имеющими фазные роторы, более экономичной является схема с асинхронно-вентильным каскадом. Требуемый диапазон регулирования влияет практически только на мощность трансформатора в цепи возврата электроэнергии в сеть. А если в цепях фазного ротора имеются пусковые устройства, то условия запуска при работе от сети существенно облегчаются, что в ряде случаев может оказаться определяющим по условиям питания мощных приводов.
2. О локальной АСУ для ГВУ шахты (далее ЛАСУ).
2.1. Одновременно с внедрением энергосберегающего электропривода или независимо от него рекомендуется переводить ГВУ с релейной на цифровую систему контроля, управления и мониторинга. Особенно это актуально для ГВУ, у которых вентиляторные агрегаты отслужили свой срок. А в тех случаях, когда техническое состояние вентиляторных агрегатов не является убедительно надежным, оснащение ГВУ мощной компьютерной системой мониторинга может оказаться единственно возможным решением для продления срока их службы.
Ядром локальной АСУ "Вентилятор" для шахтных ГВУ являются программируемые логические контроллеры ПЛК. Обмен данными с удаленной консолью диспетчерского управления КДУ осуществляется по интерфейсным каналам. Это могут быть "витая пара", оптоволоконный кабель, радио или телефонно-модемный канал. На консоли диспетчерского контроля, управления и мониторинга КДУ предусматривается два ПЛК с горячим резервированием "Hot Standby" между собой и два персональных компьютера ПК.
Разработано исполнение ЛАСУ с гибридной элементной базой. В ней основной является цифровая элементная база, а релейная является дополнительной и обеспечивает адаптацию "релейщиков" к новому поколению управляющей аппаратуры. В гибридной схеме сохраняется имеющаяся система управления на базе разновидностей УКАВ. Но к ней добавляются ПЛК и ПК, которые помимо обеспечения функций и задач ЛАСУ на цифровой элементной базе берут на себя мониторинг релейной системы. В диспетчерской устанавливается один компьютер и панель привычного кнопочно-релейного исполнения.
2.2. Предлагаемая ЛАСУ кроме функций, традиционных для разновидностей УКАВ, обеспечивает следующие дополнительные технологические, управляющие и мониторинговые функции:
1) более экономное регулирование производительности подачи воздуха в шахту изменением частоты вращения привода, а при реверсировании воздушного потока вентилятор автоматически разгоняется до номинальной (максимальной) скорости, обеспечивая максимальное количество воздуха в шахту;
2) индикацию, запись и хранение без самописцев показаний не только депрессии и расхода воздуха, но и содержание метана и оксида углерода в выбросах, изменение температуры подшипников и обмоток, состояние вибрации и принудительной смазки подшипников, а также др. параметров;
3) звуковое и визуальное предупреждение об аварийных, предаварийных и предупредительных ситуациях, контроль и поддержание готовности резервного вентилятора для замены рабочего;
4) фиксацию в электронном журнале всех событий, которые происходили в ЛАСУ, включая действия персонала;
5) отображение хода технологического процесса в виде мнемосхем, графиков, таблиц на экранах мониторов с интеграцией в АСМОДУ - автоматизированные системы мониторинга и оперативного диспетчерского управления предприятием;
6) разграничение доступа к программе, данным и уставкам в соответствии с должностными полномочиями персонала.
3. Ожидаемые выгоды от регулируемого электропривода и технического переоснащения ЛАСУ ГВУ шахты.
Основной эффект от реконструкции системы управления связан с повышением живучести и устойчивости режима вентиляции шахты, т.е. с поддержанием жизнеобеспечения персонала под землей. Этот эффект не поддается оценке в виде материальной выгоды. Существенная материальная выгода ожидается:
1) за счет снижения расхода электроэнергии при регулировании частоты вращения вентилятора электроприводом и симметричной установке направляющих аппаратов;
2) за счет продления срока службы вентиляторов, которые исчерпали свой нормативный технический ресурс, однако могут еще работать при наличии дополнительного автоматического контроля и мониторинга технического состояния.
4. Реализация и полученные результаты.
4.1. Приведенные технические решения по ГВУ введены в эксплуатацию на шахте "Червоноградская" ГП "Львовуголь" (2011г., экономия 10,5 тыс. кВт*ч в сутки, около 3,85 млн. кВт*ч в год) и ЗАО "ЗЖРК" (2012г., экономия 6,4 тыс. кВт*ч в сутки, около 2,34 млн. кВт*ч в год). На шахте "Червоноградская" две системы управления: цифровая и релейная, причем, релейная разработана заново и интегрирована в цифровую.
4.2. Регулируемый электропривод и ЛАСУ ГВУ с интеграцией ее с ЛАСУ калориферной установки, котельной и имеющимся уже УКАВ-2М, а также в автоматизированную систему мониторинга и оперативно-диспетчерского управления (АСМОДУ) запроектирован для строящейся шахты №10 "Нововолынская" и находятся в стадии реализации.
4.3. Проектирование, изготовление, шеф-монтаж, пуско-наладочные работы и ввод в эксплуатацию ГВУ с регулируемым электроприводом и компьютерной ЛАСУ, т.е. практически "под ключ", осуществляется в тесном содружестве ГП "Институт "УкрНИИпроект" (г. Киев) с харьковскими ЗАО "Констар", корпорацией "ХЭЗ-Элетекс-С" и монтажно-наладочным управлением ГП "Львовуголь".
SIA "SC Krona"
Шелепов Василий Иванович, канд. техн. наук,
Контактные реквизиты:
факс +(380 44) 423-70-87,
тел. раб. +(380 44) 450-22-08,
тел. моб. +(380 93) 46-604-46,
E-mail: krona47@mail.ru
